眾所周知，隨著地球人口的激增，陸上資源的匾乏，開(kāi)發(fā)海洋的戰(zhàn)略意義越來(lái)越重要，“海洋工程” 已被列為與生物工程、核工程和航天工程同等地位的當(dāng)今世界尖端科學(xué)技術(shù)，權(quán)威人士預(yù)言：21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)。面對(duì)浩瀚無(wú)邊的海洋，海底地形測(cè)量可謂是一切海洋工程活動(dòng)的基礎(chǔ)，而它最基本的任務(wù)，就是測(cè)量海水的深度，測(cè)繪海底地形圖（水深圖）。
 
一、水下測(cè)深技術(shù)的發(fā)展
人類有記載的最原始的水下測(cè)量是用竹竿來(lái)測(cè)量水深, 后來(lái)發(fā)展為用一端拴有重錘的繩索以及沿用至今的壓力測(cè)深器。1820年前后, 法國(guó)物理學(xué)家以鐘為聲源測(cè)得海水平均聲速為1500m/s,從那時(shí)起, 科技界都知道聲音在水下傳播要比空氣中快。20世紀(jì)20 年代, 出現(xiàn)了回聲測(cè)深儀。它是利用水聲換能器垂直向水下發(fā)射聲波并接收海底回波, 根據(jù)回波傳播的時(shí)間來(lái)確定被測(cè)點(diǎn)的水深。這種測(cè)深儀僅能測(cè)量船的航跡上的“點(diǎn)”，船未及區(qū)域是空白, 因此不能獲得精細(xì)的海底地形。由于其測(cè)量效率、地形分辨率和精度上的缺陷, 已無(wú)法滿足當(dāng)代海洋開(kāi)發(fā)、海洋研究、海洋工程與海洋“專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)” 劃界等基礎(chǔ)測(cè)繪日益增長(zhǎng)的新需求, 20世紀(jì)60年代, 美國(guó)首先開(kāi)發(fā)出第三代測(cè)深產(chǎn)品一多波束測(cè)深系統(tǒng)（也稱“條帶測(cè)深儀”）, 這是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的海底地形測(cè)繪設(shè)備。條帶測(cè)深儀是一種多傳感器的復(fù)雜綜合系統(tǒng), 是現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)、高分辨顯技術(shù)、高精度導(dǎo)航定位技術(shù)、數(shù)字化傳感器技術(shù)及其他相關(guān)高新技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。自問(wèn)世以來(lái)就一直以系統(tǒng)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和技術(shù)含量高、價(jià)格昂貴著稱，世界上僅有美國(guó)、加拿大、德國(guó)、挪威等少數(shù)國(guó)家能夠生產(chǎn)。1994年4月，國(guó)際海道測(cè)量組織IHO制定了新的海道測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，即IHO S-44標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定高級(jí)別的水深測(cè)量必須使用條帶測(cè)深儀，這意味著條帶測(cè)深儀取代回聲測(cè)深儀已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)不可逆轉(zhuǎn)的潮流。
 
二、我國(guó)條帶測(cè)深技術(shù)的現(xiàn)狀
直至20世紀(jì)90年代初， 我國(guó)在條帶測(cè)深技術(shù)領(lǐng)域仍屬空白。為適應(yīng)海洋活動(dòng)的新形勢(shì)，改變我國(guó)海洋測(cè)繪技術(shù)落后的現(xiàn)狀，“八五” 期間，國(guó)家將條帶測(cè)深儀列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，委托哈爾濱工程大學(xué)研制。經(jīng)過(guò)艱苦的努力，哈爾濱工程大學(xué)突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn),，終于在1998年8月研制成功條帶測(cè)深儀并通過(guò)技術(shù)鑒定。該產(chǎn)品已正式裝備我國(guó)現(xiàn)代化海洋測(cè)量船，其總體技術(shù)達(dá)到了20世紀(jì)90年代國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，大大縮小了我國(guó)與世界海底地形測(cè)繪技術(shù)強(qiáng)國(guó)的差距，條帶測(cè)深儀的研制成功可謂是我國(guó)測(cè)深技術(shù)的一次重大的革命。
哈爾濱工程大學(xué)的前身是中國(guó)人民解放軍軍事工程學(xué)院（哈軍工），是首批進(jìn)人“211工程” 建設(shè)的全國(guó)重點(diǎn)高校之一，擁有國(guó)家級(jí)水聲技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，其水聲工程學(xué)科是國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，技術(shù)力量雄厚，擁有各種先進(jìn)的專業(yè)儀器設(shè)備。自1992年起就開(kāi)始了條帶測(cè)深技術(shù)的研究, 該項(xiàng)目前期投人經(jīng)費(fèi)已經(jīng)達(dá)到人民幣700萬(wàn)元。1999年6月條帶測(cè)深儀項(xiàng)目獲得中船總科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
 
三、條帶測(cè)深儀的工作原理
條帶測(cè)深儀是利用安裝于船底或拖體上的聲基陣向與航向垂直的海底發(fā)射超寬聲波束，接收海底反向散射信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬/數(shù)字信號(hào)處理，形成多個(gè)波束，同時(shí)獲得海底條帶上幾十個(gè)甚至上百個(gè)采樣點(diǎn)的水深數(shù)據(jù)。其測(cè)量條帶覆蓋范圍為水深的2-8倍，與現(xiàn)場(chǎng)采集的導(dǎo)航定位及姿態(tài)數(shù)據(jù)相結(jié)合，繪制出高精度、高分辨率的數(shù)字成果圖。與單波束回聲測(cè)深儀相比, 條帶測(cè)深儀具有測(cè)量范圍大、測(cè)量速度快、精度高和效率高的優(yōu)點(diǎn)。它把測(cè)深技術(shù)從點(diǎn)、線擴(kuò)展到面，并進(jìn)一步發(fā)展到立體測(cè)深和自動(dòng)成圖，特別適合大面積的海底地形探測(cè)。條帶測(cè)深儀使海底探測(cè)經(jīng)歷了一個(gè)革命性的變化, 深刻地改變了海洋學(xué)領(lǐng)域的調(diào)查研究方式及最終成果的質(zhì)量。
 
四、條帶測(cè)深儀的應(yīng)用
條帶測(cè)深儀具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域：
1、大面積掃海測(cè)量
內(nèi)容包括我國(guó)大陸架測(cè)量，與周邊國(guó)家的海洋專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)（EEZ）劃界等。我國(guó)擁有300萬(wàn)平方公里的海洋國(guó)土，若使用傳統(tǒng)的回聲測(cè)深方法測(cè)量，需要150年時(shí)間，而用條帶測(cè)深儀測(cè)量，僅需15年就可完成。提高效率近10倍。
2、海洋工程
港口、海上石油平臺(tái)等工程建設(shè)的基礎(chǔ)在海底，鋪設(shè)海底電纜需要在海底挖溝，并對(duì)鋪設(shè)好的電纜進(jìn)行掩埋和質(zhì)量檢查, 這些作業(yè)的完成都需要對(duì)海底地形進(jìn)行細(xì)致的勘查，使用條帶測(cè)深儀能夠?qū)κ┕ぷ鳂I(yè)區(qū)進(jìn)行全覆蓋測(cè)量, 獲得高質(zhì)量的海底地形信息。
3、海底資源調(diào)查
尋找海底礦物是海底資源調(diào)查的重要內(nèi)容，海底礦物的形成有其獨(dú)有的機(jī)理,。例如， 稀有金屬錳結(jié)核都分布在大洋深處平坦海域，鉆結(jié)核則是因海底火山噴發(fā)而形成， 而海底火山的特征是其頂部為一個(gè)平臺(tái)。為了尋找潛在礦區(qū)， 必須首先獲取相關(guān)的地形特征信息，這就需要對(duì)海底地形進(jìn)行高分辨力的全覆蓋測(cè)量，條帶測(cè)深儀是最理想的測(cè)繪儀器。
4、水庫(kù)測(cè)量
庫(kù)容量是水庫(kù)管理和水資源分配的重要依據(jù), 陸地上水土流失現(xiàn)象會(huì)使水庫(kù)淤積，庫(kù)容量減小，蓄洪能力下降；大壩附近泥沙淤積量超過(guò)警戒線時(shí)，會(huì)影響水庫(kù)的正常運(yùn)行，甚至危及大壩的安全，所以必須經(jīng)常對(duì)水庫(kù)進(jìn)行測(cè)量。水庫(kù)選址通常在山區(qū)，地形復(fù)雜，并且，庫(kù)容測(cè)量的技術(shù)要求高，只有條帶測(cè)深儀才能夠滿足其需要。
5、 河道測(cè)量
我國(guó)是一個(gè)河流眾多的國(guó)家， 水路運(yùn)輸是全國(guó)交通網(wǎng)的重要組成部分，但是，目前通航河流的總里程只有8萬(wàn)公里，還有大量的資源沒(méi)有開(kāi)發(fā)利用，迫切需要進(jìn)行勘查。即便是已經(jīng)通航的河流，由于河道的變化快，也需要經(jīng)常測(cè)量。如浙江省的雨江，每年都要進(jìn)行測(cè)量。利用條帶測(cè)深儀的寬波束很容易測(cè)量出河道的剖面。順流而下就能夠完成全河道測(cè)量。
6、抗洪搶險(xiǎn)我國(guó)是一個(gè)水患頻繁的國(guó)家，而且，由于森林植被的破壞，洪澇災(zāi)害發(fā)生區(qū)域有逐年擴(kuò)大的趨勢(shì)，每年都會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失, 條帶測(cè)深儀在檢查堤壩隱患，監(jiān)測(cè)洪水流量等方面可以發(fā)揮重要作用。此外，洪水還會(huì)對(duì)水中建筑物造成危害。 例如，洪水對(duì)鐵路橋梁橋墩的沖刷可能導(dǎo)致橋梁坍塌, 造成重大事故， 因此需要對(duì)橋墩的沖刷情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，目前使用的測(cè)量?jī)x器是回聲側(cè)深儀，測(cè)量船必須緊靠橋墩測(cè)量, 容易發(fā)生碰撞， 危及人員和橋梁的安全，而條帶測(cè)深儀因其具有旁測(cè)能力，可以在遠(yuǎn)處進(jìn)行測(cè)量，從而可以避免事故的發(fā)生。
7、軍事領(lǐng)域
馬島戰(zhàn)爭(zhēng)和海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)往往是從海上開(kāi)始的。為了在未來(lái)高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中掌握海上戰(zhàn)場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)，利用和平時(shí)期做好海上戰(zhàn)場(chǎng)準(zhǔn)備很有必要。條帶測(cè)深儀是進(jìn)行水下戰(zhàn)場(chǎng)準(zhǔn)備最基礎(chǔ)、最有效的工具。隨著我軍戰(zhàn)略思想的改變，海軍向遠(yuǎn)洋發(fā)展，條帶測(cè)深儀在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛。
8、考古領(lǐng)域
水下考古在我國(guó)還是一門年輕的學(xué)科，我國(guó)近海沉睡著大量的古代沉船，但是因?yàn)槿鄙傧嚓P(guān)的高科技手段，只能聽(tīng)?wèi){國(guó)外的冒險(xiǎn)家掠奪，極大地傷害了我們的民族自尊心。80年代我國(guó)成立了第一支水下考古隊(duì)，2001年6 月首次動(dòng)用各種高科技設(shè)備在云南省撫仙湖進(jìn)行水下遺址考古調(diào)查，哈爾濱工程大學(xué)研制的條帶測(cè)深儀參加了這次考古活動(dòng)。 首次探測(cè)到水下遺址的地形，并生成了直觀的三維水下立體地形，考古專家根據(jù)條帶測(cè)深儀提供的水下遺址地形判斷出古城的位置、結(jié)構(gòu)和主要建筑群的位置，為考古工作提供了巨大的幫助，被公認(rèn)為是極有價(jià)值的水下考古高科技設(shè)備。據(jù)專家評(píng)論：水下考古引人條帶測(cè)深儀，就如同當(dāng)年考古界引入碳/8 檢測(cè)年代的方法， 具有里程碑的意義。
我們期待著， 哈爾濱工程大學(xué)的條帶測(cè)深儀能夠廣泛應(yīng)用到水下測(cè)繪工作中去，為我國(guó)的水下測(cè)繪事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

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